Wie viel Strom produziert ein Wasserkraftwerk?

Bereits vor mehreren tausend Jahren wurde die Kraft von fließendem Wasser genutzt. Damals kam diese vor allem in Wassermühlen zum Einsatz – Beispielsweise zur Herstellung von Mehl oder zum Betrieb von Maschinen. Heute wird die Kraft des Wassers zur Energiegewinnung in Wasserkraftwerken verwendet. Doch wie viel Strom produziert solch ein Wasserkraftwerk? Diese und weitere Fragen zum Thema beantworten wir Ihnen im folgen Artikel.

 

Kurze Antwort

Eine Kleinwasserkraftanlage produziert pro Jahr durchschnittlich etwa 1,7 Millionen kWh bis 8,7 Millionen kWh pro Jahr. Das reicht aus, um 500 bis 2.500 Haushalte mit je 3 Personen ein Jahr lang mit Strom zu versorgen. Diese Kraftwerke machen den größten Anteil der Wasserkraftanlagen in Deutschland aus (ca. 6.900 von 7.300).

Größere Wasserkraftwerke hingegen erzeugen ca. 900 Millionen kWh bis 1,5 Milliarden kWh jährlich. Das reicht aus, um 250.000 bis 430.000 Haushalte mit je 3 Personen ein Jahr lang mit Strom zu versorgen.

Insgesamt produzieren die 7.300 Wasserkraftanlagen in Deutschland zwischen 20.000 Gigawattstunden (GWh) und 29 000 GWh pro Jahr. Damit lasen sich ca. 5,7 Millionen bis 8,3 Millionen Haushalte (3 Personen, 3.500 kWh jährlicher Verbrauch) ein Jahr lang mit Strom versorgen.

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Lange Antwort

Sie haben nun in kurzer Form erfahren, wie viel Strom ein Wasserkraftwerk in Etwa produziert. Dabei sind wir bereits darauf eingegangen, dass sich die Stromproduktion je nach Wasserkraftwerk stark unterscheiden kann. Damit Sie in besseres Bild zum Thema bekommen, möchten wir das Wissen an dieser Stelle deshalb vertiefen. Dabei gehen wird zum Beispiel darauf ein, wie eine Wasserkraftanlage Strom produziert und wovon die Leistung abhängt. Auch gehen wir darauf ein, wie viel derartige Kraftwerke in Deutschland erzeugen.

 

Wie produziert ein Wasserkraftwerk Strom?

In einem Wasserkraftwerk wird die Bewegungsenergie von Wasser in elektrische Energie umgewandelt. Hierzu wird das Wasser über ein Gefälle in eine Turbine oder in Wasserräder geleitet. Diese wiederum treiben einen elektrischen Generator an, welcher letztendlich den Strom erzeugt. Der Strom wird über Umspannwerke in das Stromnetz eingespeist.

Bei Wasserkraftwerken wird zwischen verschiedenen Arten unterschieden. Die folgende Tabelle gibt Ihnen eine Übersicht zu diesen:

Wasserkraftwerk-Typ

Beschreibung

Speicherkraftwerk

Beim Speicherkraftwerk wird das Wasser in einem See oder Becken gestaut. Der See / das Becken liegt erhöht über dem Kraftwerk. Über Röhren wird das Wasser kontrolliert in das Kraftwerk geleitet. Dort treibt die Bewegung des Wassers die Turbinen an, wodurch letztendlich Strom erzeugt wird. Anschließend fließt das Wasser in ein niedriger gelegenen See.

Pumpspeicherkraftwerk

Das Pumpspeicherkraftwerk ist eine besondere Form des Speicherkraftwerks. Hier wird das Wasser aus dem niedrig gelegenen See wieder nach oben in das Speicherbecken gepumpt, falls der Strom nicht benötigt wird. Somit geht nicht der gesamte Strom verloren, da die elektrische Energie wieder in kinetische Energie (Bewegungsenergie) umgewandelt wird.

Gezeitenkraftwerk

Wie der Name bereits erahnen lässt, nutzt diese Art des Wasserkraftwerks die Bewegung des Meeres bei den Gezeiten aus. Je nachdem, ob Ebbe oder Flut herrscht, wird das Wasser in eine andere Richtung bewegt. Diese Bewegung wird wiederum genutzt, um Turbinen anzutreiben und Strom zu erzeugen. Je stärker der Unterschied zwischen Ebbe und Flust ist, desto mehr Strom kann erzeugt werden.

Wellenkraftwerk

Hierbei handelt es sich um Kraftwerke auf dem Meer, welche die Bewegungsenergi der Wellen ausnutzen. Diese Art der Wasserkraftwerke wird aktuell noch erprobt, weshalb es hier verschiedene Varianten gibt.

 

Wovon hängt die Leistung von Wasserkraftwerken ab?

Aus der Funktionsweise von Wasserkraftanlagen ergeben sich folgende Faktoren, welche die Leistung und damit die Stromproduktion beeinflussen:

  • Wasserdurchfluss – Je mehr Wasser durch das Kraftwerk fließt, umso mehr Strom kann erzeugt werden.
  • Fallhöhe – Eine größere Fallhöhe des Wassers bedeutet, dass mehr Strom erzeugt werden kann.
  • Wirkungsgrad – Umso größer der Wirkungsgrad einer Wasserkraftanlage (Zulauf, Turbine, Getriebe, Generator und Transformator) ist, desto mehr Strom kann bei gleichem Durchfluss und gleicher Fallhöhe produziert werden.

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Wie kann ich die Leistung eines Wasserkraftwerks berechnen?

Die Leistung eines Wasserkraftwerks können Sie mit folgender Formel berechnen:

Leistung (P) = Wasserdurchfluss (Q) x Fallhöhe (h) x Erdbeschleunigung (g) x Dichte von Wasser (ρ) x Wirkungsgrad (η)

Der Wirkungsgrad η umfasst das Produkt aus sämtlichen Wirkungsgraden der Wasserkraftanlage. Diese umfassen folgende Bestandteile:

  • Zulauf,
  • Turbine,
  • Getriebe,
  • Generator,
  • Transformator.

Der Gesamtwirkungsgrad liegt im Durchschnitt bei ca. 85%. Die Erdbeschleunigung g (≈ 9,81 m/s²) sowie die Dichte von Wasser ρ (≈ 1000 kg/m3) sind annähernd konstant. Aus diesem Grund werden der Wirkungsgrad, die Erdbeschleunigung sowie die Dichte von Wasser häufig als Konstante zusammengefasst:

Konstante 1 (c1) = Erdbeschleunigung (g) x Dichte von Wasser (ρ) x Wirkungsgrad (η)
Konstante 1 (c1) = 8,5 kN/m³

Somit lässt sich die Formel folgendermaßen vereinfachen:

Leistung (P) = Wasserdurchfluss (Q) x Fallhöhe (h) x Konstante 1 (c1)

Beispiel: Ein Wasserkraftwerk verfügt über eine Fallhöhe von 8 Metern. Durch die Turbine strömen pro Sekunde ca. 25 m³ Wasser. Damit ergibt sich folgende Leistung für die Wasserkraftanlage:

Leistung (P) = 25 m³/s x 8 m x 8,5 kN/m³
Leistung (P) = 1.700 kW

Falls Sie die Leistung eines Wasserkraftwerks nicht selbst ausrechnen möchten, können Sie auch unseren kostenlosen Online-Rechner verwenden:

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Wasserkraftwerk Leistung Rechner

 

Wie viele Wasserkraftwerk gibt es in Deutschland?

Laut dem Bundesverband Deutscher Wasserkraftwerke (BDW) e.V gibt es in Deutschland rund 7.300 Wasserkraftanlagen. Von diesen Anlagen sind 6.900 Kleinwasserkraftwerke mit einer Leistung von unter 1 MW. Lediglich 400 Anlagen besitzen also eine Leistung von mehr als 1 MW.

 

Wie viel Strom erzeugen Wasserkraftwerke in Deutschland?

Alle Wasserkraftanlagen in Deutschland verfügen insgesamt über eine installierte Leistung von rund 5.600 MW. Damit kann pro Jahr eine reale Stromproduktion zwischen 20.000 GWh und 29 000 GWh erreicht werden. Damit lasen sich ca. 5,7 Millionen bis 8,3 Millionen Haushalte (3 Personen, 3.500 kWh jährlicher Verbrauch) ein Jahr lang mit Strom versorgen. Der Anteil des mit Wasserkraft erzeugten Stroms hat damit im Jahr 2019 einen Anteil von 3,5 % am gesamtdeutschen Bruttostromverbrauch.

Damit Sie einen Überblick dazu bekommen, wie viel einzelne Wasserkraftwerke in Deutschland produzieren, haben wir folgende Tabelle mit Beispielen für Sie erstellt:

Wasserkraftwerk

Leistung

maximale jährliche Stromerzeugung

Anzahl Haushalte

Weserkraftwerk Bremen

10 MW

87,6 GWh

25.000

Pumpspeicherwerk Niederwartha

40 MW

350,4 GWh

100.000

Pumpspeicherkraftwerk Geesthacht

120 MW

1.051,2 GWh

300.000

Pumpspeicherwerk Langenprozelten

160 MW

1.401,6 GWh

400.000

Kavernenkraftwerk Waldeck II

480 MW

4.204,8 GWh

1.200.000

Pumpspeicherwerk Goldisthal

1.060 MW

9.285,6 GWh

2.650.000

Die maximale jährliche Stromerzeugung ergibt sich durch eine Hochrechnung der Netto-Leistung auf das gesamte Jahr (365 Tage). Die Anzahl der Haushalte bezieht sich auf Haushalte mit 3 Personen (3.500 kWh Verbrauch pro Jahr).

 

Fazit – Wie viel Strom produziert ein Wasserkraftwerk?

Ein Wasserkraftwerk kann sehr große Mengen an Strom erzeugen. Wie viel Strom jedoch konkret produziert werden kann, hängt von vielen Faktoren ab. Welche das sind, haben wir Ihnen im Artikel verraten. Ebenso haben wir Ihnen aufgezeigt, wie viel Strom Wasserkraftanlagen in Deutschland erzeugen und wie hoch die Produktion einzelner Standorte ist. Wir hoffen, dass wir Ihnen damit weiterhelfen konnten!

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